29 de junio de 2012

Epigenética versus genética: “Te reto, te reto dos veces”


A ver por dónde empiezo… Tengo tantas cosas que incluir en esta entrada que no sé ni cómo arrancar. Mi hermano me ha dicho que ese es uno de los retos de la divulgación, si bien otro también primordial es que los lectores no se duerman mientras leen… Intentaré conseguir ambos objetivos y para organizar todo ésto un poco iremos de lo general a lo particular.

Veamos, pretendo hablar de mi gata y de las peculiaridades de su pelaje, para lo cual tendremos que adentrarnos un poco en temas de biología del desarrollo, de expresión génica, regulación post-transcripcional —ya vamos particularizando…—, inactivación de genes, acetilación, metilación,… ¿demasiado particular? Bueno va, voy directa al meollo de la cuestión y a ver cómo sale la cosa, que si algo he aprendido de Cañas es que no hay que tener miedo a lanzarse, así que allá vamos:


Cañas lanzándose desde su juguete casero (diseño, recopilación de materiales varios para su reutilización y manufactura por Consuela)

Empezaremos por aclarar que la epigenética no es, como algunos podríais pensar, el estudio de los mecanismos genéticos para la hibridación entre un humano y una naranja, no os confundáis con ésto:

La genética de Epi (Fuente)

No, la epigenética podría definirse, en términos de biología del desarrollo, como el conjunto de cambios —heredables y reversibles— en el ADN que, sin modificar su secuencia, son capaces de modificar su expresión. Para simplificar, podría decirse que la epigenética es la mesa de mezclas que toma una base musical preexistente (una canción, o la información genética) y la modifica aportando diferentes matices, variaciones en los balances, efectos de sonido, etc., pudiendo producir, mediante pequeños cambios, versiones diferentes a partir de una misma canción.
 
O bien, como dijo Denise Barlow ”La epigenética siempre ha sido todas las cosas extrañas y maravillosas que no pueden ser explicadas por la genética.”

¿Y qué tiene que ver todo esto de la epigenética con mi gatita? Pues bien, que resulta que ese patrón de pelaje tricolor, de base blanca y manchas de color negro y naranja, sólo lo pueden mostrar las hembras. No encontraréis a ningún gato —salvo en un 1% de excepciones en las que no entraremos hoy— que muestre esos tres colores al mismo tiempo, y ello se debe a mecanismos epigenéticos que regulan la expresión de ciertos genes. Por eso cuando Cañas salió de su cañería supe con casi absoluta certeza —además de que necesitaba mucho cariño...y un baño— que ese gatito desvalido era una hembra.


El fenómeno tiene su base en los cromosomas sexuales ya que el gen que determina en los gatos que el color del pelaje sea negro o naranja (el blanco está regulado por otro gen con una expresión independiente) se encuentra en el cromosoma sexual X, ese que las hembras tenemos por partida doble, mientras que los machos tienen un cromosoma Y y un solo cromosoma X. Cada cromosoma X, portador del gen que nos ocupa, llevará información para que se produzca color de pelo bien naranja, o bien negro.

Y dada esa doble ración de cromosoma X en las hembras sería una desproporción que nosotras hiciéramos uso del doble de material genético que ellos, por eso en las hembras de los mamíferos se da, durante el desarrollo embrionario, una inactivación de una de las dos X, para que solamente se exprese la que permanece activa, con lo que nos quedamos a la par. Este proceso se conoce como compensación de dosis génica y ocurre al azar en cada célula de la gata en formación, pudiendo inactivarse en unos casos el cromosoma que determinará que el pelo sea de color naranja (y por tanto en esa zona veremos la expresión del otro gen, el que no se inactivó, es decir, color negro), y en otros se inactivará la expresión del gen para pelo negro (dando lugar entonces a color de pelo naranja). Más o menos así:


Como los machos no tienen que inactivar nada, expresarán el patrón de color que su único cromosoma X dicte, bien negro, bien naranja, pero nunca ambos en un mismo individuo como sí puede ocurrir en algunas gatas:


Vale, hemos empezado hablando del pelo de Cañas y de las gatas tricolor en general, del patrón de expresión del gen y de qué fenómeno epigenético produce esta expresión selectiva. Parece que estamos preparados para profundizar en el cómo este cromosoma se inactiva, y ahora es cuando toca adentrarse en la química de la vida, la bioquímica que todo lo rige (y que no puedo obviar de la explicación ya que me he metido en este lío con la intención de participar en el “Carnaval de Química” como explico al final…).

Son varios los procesos moleculares que contribuyen a esa inactivación del cromosoma X en las hembras, siendo principalmente la expresión de un determinado gen, llamado XIST, la responsable de tal efecto. Resulta que este gen, que también se encuentra en el cromosoma X, se transcribe pero no se traduce, y ese ARN que resulta de la transcripción se acumula en las proximidades del gen ocasionando un cambio conformacional de la cromatina que se extiende a todo el cromosoma produciendo así su inactivación. De este modo, todo cromosoma X que exprese su gen XIST acabará siendo inactivado como resultado de la acción de su propio producto. En los cromosomas en que se silencie ese gen (uno solo por célula) no se dará esa inactivación y por tanto se expresarán con normalidad el resto de genes que se encuentren en él, como el que nos ocupa, el que determina color de pelo negro o naranja.

 

Pero existen además otros mecanismos químicos que colaboran en el proceso reforzando la acción inactivadora de XIST y que podemos resumir en: metilación de histonas y de islas CpG, y deacetilación de histonas. Estos procesos producen la compactación de la cromatina, impidiendo su transcripción.

Así, una vez más queda manifiesto el hecho de que muchas veces las pequeñas diferencias son las que marcan grandes variaciones. Ya lo planteó el Dr. Litos aquí, parafraseando a Vincent Vega en su mítico diálogo con Jules Winnfield.

Sin duda la epigenética lo demuestra de forma rotunda. Una aparentemente arbitraria elección de qué células inactivan un cromosoma X y cuáles el otro es suficiente para determinar infinitas variantes en la distribución de los colores en el pelaje de este tipo de gatas. La mayor o menor adición de grupos metilo a las bases de las histonas del ADN de cada núcleo celular de Cañas cuando aún era sólo un puñadito de células en división, acabó dándole un patrón de color absolutamente único. La acción de sutiles diferencias en los procesos químicos durante el embarazo de una gata puede hacer que cada una de sus crías, aún con el mismo material genético de partida, tenga una apariencia muy diferente a la del resto de sus hermanos y hermanas.

Y todo ésto sin entrar en las notables consecuencias que pueden derivarse de esas pequeñas diferencias en procesos similares a los comentados en esta entrada pero con genes implicados en enfermedades, con efectos mucho más serios —y más feos— que los que puedan derivarse de este curioso caso del color del pelo en gatos. Como no vamos a entrar en esos menesteres, finalizo todo este embrollo molecular con una imagen que vale más que mil palabras. La he encontrado por casualidad por la red y me viene que ni pintada como metáfora de la curiosa y estrecha relación entre el fenotipo tricolor de la gatita  que vemos en la imagen —asombrosamente parecida a Cañas— y la epigenética que determina su patrón de color:




Como ya había adelantado, esta entrada participa en la XVI edición del Carnaval de Química, organizada por el ilustre Dr Litos en su blog ¡Jindetrés, sal!.



5 comentarios:

  1. Qué decir, no sé por dónde empezar; el que hayas decidido estrenarte en la experiencia carnavalera precisamente en esta ocasión, me honra mucho. Pero encima con semejante "primer post divulgativo", con este nivelazo... me descubro ante tu habilidad.

    Y encima me colocas a Epi, imagen indisociable en mi cerebro cuando se habla de epigenética. ¡Ay, los genes, precisamente!

    Gracias mil germanita!

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  2. Muy bueno Consuela, pero a mi la Epigenética de Epi siempre me ha parecido un tanto oscura... mira mira la ultima foto... yo no estoy seguro si el amigo naranja quiere jugar con el gatito o comérselo. Ojos frontales, nariz ancha y boca grande... el aspecto acolchado es solo para despistar, es un depredador nato.


    Felicidades!! divertido, muy corto y muy muy claro, genial.

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  3. Me ha encantado: espero que pronto hables de ses 1% de machos de excepción.
    Un saludo

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  4. Muy bueno el post. La verdad es que se entiende perfectamente y lo poco que pudiese ser mas complejo, tiene su enlace explicativo. El nombre de XIST, le va que ni pintado al gen, un xistazo y no deja ni expresarse al cromosoma.

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  5. Muchísimas gracias!!!
    Me ha ayudado mucho ésta información para entender mejor algunas cuestiones que casi siempre te decían: gatas-calicó, gato-orange tobby

    gracias~

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